Вплив параметрів вдування на характеристики факельного горіння вугілля з високим вмістом летких
Альтернативна назва
Influence of blowing parameters on the characteristics of coal flame combustion with high volatile matter content
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
0367-1631
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
З врахуванням вмісту золи, кінетики виходу летких та гомогенних хімічних реакцій побудована фізико-математична модель горіння вугільного пилу газового вугілля всередині горизонтального реактору постійного діаметру. Враховано зміна розміру, маси і густини частинки при виділення летких газів і вологи; кінетика та тепловиділення в гетерогенних реакцій окислення вуглецю та гомогенних реакціях окислення чадного газу, метану та водню. Модель дозволяє проаналізувати координатні і часові характеристики горіння і самозаймання (температуру частинок і газу; діаметру, маси і густини; концентрацій кисню, азоту і оксидів вуглецю; концентрації горючих летких речовин в газовій фазі факелу (метан, чадний газ, водень) від властивостей викопного вугілля. Показано, що весь процес горіння вугільного пилу можна умовно розділити на два етапи: 1) виділення летких і вологи при розігріві частинок; 2) горіння летких, займання і горіння вугільних частинок. Проаналізовано вплив частки кисню і масової витрати повітря на повноту згорання вугільного пилу і газовий склад продуктів згорання. Наведено результати чисельних розрахунків повноти згорання пилу за різних концентрацій кисню, масових витратах вугільного пилу та збагаченого киснем (35%) повітря, початкової температури газової суміші і різних витратах киснево-збагаченого повітря, за умови сталої масової витрати вугільного пилу. Доведено, що зі збільшенням концентрації кисню у дутті і витрати повітря, збагаченого киснем, повнота згорання зростає: при збільшені кисню від 23% до 35% повнота згорання зростає з 86 до 99 мас. %.
A physical and mathematical model of pulverized coal combustion of gas coal in a horizontal constant-diameter reactor has been developed, taking into account ash content, volatile release kinetics, and homogeneous chemical reactions. The model considers changes in particle size, mass, and density during the release of volatiles and moisture, as well as the kinetics and heat release of heterogeneous carbon oxidation reactions and homogeneous oxidation reactions of carbon monoxide, methane, and hydrogen. The model makes it possible to analyze spatial and temporal characteristics of combustion and self-ignition, including particle and gas temperatures; particle diameter, mass, and density; concentrations of oxygen, nitrogen, and carbon oxides; and concentrations of combustible volatile species in the gas phase of the flame (methane, carbon monoxide, and hydrogen), depending on the properties of fossil coal. It is shown that the entire process of pulverized coal combustion can be conditionally divided into two stages: (1) release of volatiles and moisture during particle heating, and (2) combustion of volatiles, ignition, and combustion of coal particles. The influence of oxygen fraction and air mass flow rate on the completeness of coal dust combustion and the gas composition of combustion products is analyzed. The results of numerical simulations of combustion completeness are presented for various oxygen concentrations, mass flow rates of coal dust and oxygen-enriched air (35%), initial gas mixture temperatures, and different flow rates of oxygen-enriched air under conditions of a constant coal dust mass flow rate. It is demonstrated that an increase in oxygen concentration in the blast and in the flow rate of oxygen-enriched air leads to higher combustion completeness: when the oxygen concentration increases from 23% to 35%, the combustion completeness rises from 86 to 99 wt.%.
A physical and mathematical model of pulverized coal combustion of gas coal in a horizontal constant-diameter reactor has been developed, taking into account ash content, volatile release kinetics, and homogeneous chemical reactions. The model considers changes in particle size, mass, and density during the release of volatiles and moisture, as well as the kinetics and heat release of heterogeneous carbon oxidation reactions and homogeneous oxidation reactions of carbon monoxide, methane, and hydrogen. The model makes it possible to analyze spatial and temporal characteristics of combustion and self-ignition, including particle and gas temperatures; particle diameter, mass, and density; concentrations of oxygen, nitrogen, and carbon oxides; and concentrations of combustible volatile species in the gas phase of the flame (methane, carbon monoxide, and hydrogen), depending on the properties of fossil coal. It is shown that the entire process of pulverized coal combustion can be conditionally divided into two stages: (1) release of volatiles and moisture during particle heating, and (2) combustion of volatiles, ignition, and combustion of coal particles. The influence of oxygen fraction and air mass flow rate on the completeness of coal dust combustion and the gas composition of combustion products is analyzed. The results of numerical simulations of combustion completeness are presented for various oxygen concentrations, mass flow rates of coal dust and oxygen-enriched air (35%), initial gas mixture temperatures, and different flow rates of oxygen-enriched air under conditions of a constant coal dust mass flow rate. It is demonstrated that an increase in oxygen concentration in the blast and in the flow rate of oxygen-enriched air leads to higher combustion completeness: when the oxygen concentration increases from 23% to 35%, the combustion completeness rises from 86 to 99 wt.%.
Опис
Ключові слова
пиловугільний факел, частинки, леткі речовини, волога, pulverized coal flame, particles, volatile matter, moisture
Бібліографічний опис
Вплив параметрів вдування на характеристики факельного горіння вугілля з високим вмістом летких / В. В. Калінчак, О. С. Черненко, Н. І. Дунаєвська, Д. Л. Бондзик. Фізика аеродисперсних систем : наук. зб. Одеса : Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова, 2025. Вип. 63. С. 113–126.
УДК
536.4,662.61